JP2014047606A - Natural ventilation system and natural ventilation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然換気システムおよび自然換気方法に関する。さらに詳細には、本発明は、高層建築物における自然換気に関するものである。 The present invention relates to a natural ventilation system and a natural ventilation method. More particularly, the present invention relates to natural ventilation in high-rise buildings.
自然換気は自然エネルギー利用技術の中でも比較的容易に達成でき、外気冷房、ナイトパージとして利用することにより中間期には一定の省エネルギー効果が得られることから、広く応用されている。ちなみに、外気冷房とは、冬期から中間期において外気温が室温よりも低いときに外気を建物内に導入して冷房を行う手法である。ナイトパージとは、外気温度の低い夜間(空調時間外)に、昼間に建物内部・躯体に蓄積された熱を夜の冷気により冷却することにより冷房負荷を軽減する方法である。 Natural ventilation can be achieved relatively easily among natural energy utilization technologies, and it is widely applied because it provides a certain energy saving effect in the intermediate period when used as outside air cooling or night purge. Incidentally, the outside air cooling is a method in which the outside air is introduced into the building when the outside air temperature is lower than the room temperature from the winter to the intermediate period. Night purge is a method of reducing the cooling load by cooling the heat accumulated in the building and the building during the daytime with cold air at night, when the outside air temperature is low (outside the air conditioning time).
高層建築物では、縦穴区画(階段室、吹抜け空間、パイプスペース、ダクトスペースなど)に生じる煙突効果を利用して、下層階から外気を取り込み、縦穴区画を上昇させた後に上層階から屋外へ抜ける気流を形成することにより、各階における自然換気を行っている。煙突効果による換気風量は、屋内外の温度差および上下開口高さの差に比例して大きくなるため、建物が高層化するほど(階数が大きくなるほど)大きな換気風量を確保することができ、省エネルギー効果の観点において有利である。煙突効果を利用した自然換気では、必ず中性帯が存在し、中性帯よりも下の階では外部からの流入気流が生じ、中性帯よりも上の階では外部への流出気流が生じる。 In high-rise buildings, use the chimney effect generated in vertical hole compartments (staircases, atrium spaces, pipe spaces, duct spaces, etc.) to take in outside air from the lower floors, then lift the vertical hole compartments and exit from the upper floors to the outside Natural ventilation is performed on each floor by forming an air flow. The ventilation airflow due to the chimney effect increases in proportion to the temperature difference inside and outside and the difference in the height of the upper and lower openings, so the higher the building (the higher the floor), the larger the ventilation airflow can be secured, saving energy. It is advantageous in terms of effect. In natural ventilation using the chimney effect, there is always a neutral zone, an inflow air from the outside occurs in the floor below the neutral zone, and an outflow air flow to the outside occurs in the floor above the neutral zone. .
高層建築物における従来の自然換気手法では、下層階に大きな発熱源がある場合、下層階で高温になった気流が換気経路の風下側になる上層階へ流れ込み、外気冷房やナイトパージの効果を得ることが困難になる。また、下層階に多くの人がいる場合、下層階で高濃度のCO2を含んだ気流が上層階へ流れ込み、良好な換気効果を得ることが困難になる。さらに、下層階(換気流路を含む)において厨房やトイレのように臭気を発生する場所がある場合には、下層階からの臭気が上層階へ流れ込んで拡散するという不都合がある。 In conventional natural ventilation in high-rise buildings, if there is a large heat source on the lower floor, the airflow that has become hot on the lower floor flows into the upper floor on the leeward side of the ventilation path, and the effects of outside air cooling and night purge are achieved. It becomes difficult to obtain. In addition, when there are many people on the lower floor, an air flow containing high-concentration CO 2 flows into the upper floor on the lower floor, making it difficult to obtain a good ventilation effect. Furthermore, when there is a place where odor is generated in the lower floor (including the ventilation channel) such as a kitchen or a toilet, the odor from the lower floor flows into the upper floor and diffuses.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることのできる自然換気システムおよび自然換気方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and avoids inflow of airflow from the lower floor to the upper floor, and can provide a good ventilation effect even in the upper floor and natural ventilation. It aims to provide a method.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、高層建築物における自然換気システムであって、
外部から第1縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、上層階の居室を介して外部へ導く第1経路と、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第2縦穴区画を介して外部へ導く第2経路とを備えていることを特徴とする自然換気システムを提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, the first aspect of the present invention is a natural ventilation system in a high-rise building,
A first path for guiding the air flowing into the first vertical hole section from the outside to the outside through the upper floor room without leading to the lower floor room;
A natural ventilation system comprising: a second path for guiding air flowing from the outside into the lower floor room to the outside through the second vertical hole section without leading to the upper floor room. provide.
本発明の第2形態では、高層建築物における自然換気方法であって、
外部から第1縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、第1経路に沿って上層階の居室を介して外部へ導くことと、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第2経路に沿って第2縦穴区画を介して外部へ導くこととを含むことを特徴とする自然換気方法を提供する。
In the second embodiment of the present invention, a natural ventilation method in a high-rise building,
Guiding the air flowing from the outside into the first vertical hole section to the outside along the first path, without leading to the lower floor living room;
Guiding the air flowing from the outside into the lower floor room to the outside through the second vertical hole section along the second path without leading to the upper floor room. Provide a method.
本発明では、第1縦穴区画へ流入した空気を下層階の居室へ導くことなく上層階の居室を介して外部へ導き、下層階の居室へ流入した空気を上層階の居室へ導くことなく、第2縦穴区画を介して外部へ導いている。その結果、本発明では、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることができる。 In the present invention, the air that has flowed into the first vertical hole section is guided to the outside through the upper-floor room without leading to the lower-floor room, and the air that has flowed into the lower-floor room is not led to the upper-floor room, It leads outside through the second vertical hole section. As a result, in the present invention, it is possible to avoid a flow of airflow from the lower floor to the upper floor, and to obtain a good ventilation effect even in the upper floor.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる自然換気システムが適用された高層建築物の基準階の平面図である。図2は、図1の線A−Aに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図3は、図1の線B−Bに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view of a reference floor of a high-rise building to which a natural ventilation system according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and schematically shows the flow of air in natural ventilation. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, and schematically shows the flow of air in natural ventilation.
図4は、図1の線C−Cに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図5は、例えば1階のような下層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図6は、例えば8階のような上層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1, and schematically shows the flow of air in natural ventilation. FIG. 5 is a diagram schematically showing an air flow in natural ventilation on a lower floor such as the first floor. FIG. 6 is a diagram schematically showing an air flow in natural ventilation on an upper floor such as the eighth floor.
本実施形態にかかる自然換気システムが適用された高層建築物の基準階は、図1に示すように、例えば事務室として使用される居室11と、居室11に隣接した廊下12と、廊下12の両端に設けられた一対の階段室13,14とを備えている。廊下12および一対の階段室13,14と居室11との間には内壁15が設けられ、廊下12と階段室13との間には内壁16が設けられ、廊下12と階段室14との間には内壁17が設けられている。
As shown in FIG. 1, the standard floor of the high-rise building to which the natural ventilation system according to the present embodiment is applied is, for example, a
廊下12には図示を省略した少なくとも1基のエレベータが設けられ、階段室13,14は非常時などに使用される。居室11の外壁18には、例えば開口率が可変の開口部18aが設けられている。本実施形態では、説明の理解を容易にするために、対象となる高層建築物が図2〜図4に示すように8階建てであり、すべての階が図1に示す基準階の構成を有するものとする。また、5階の床位置に中性帯があるものとし、1階から4階までを下層階と称し、5階から8階までを上層階と称する。
The
図3〜図5に示すように、中性帯よりも下にある下層階では、居室11の外壁18に設けられた開口部18aを介して、外部から居室11の内部へ空気が流入する。このとき、居室11の内部へ流入する空気の量は、図3に示すように、1階において最も大きく4階に向かって徐々に小さくなる。
As shown in FIGS. 3 to 5, on the lower floor below the neutral zone, air flows from the outside into the interior of the
下層階の居室11の内部へ流入した空気は、内壁15に設けられて自力で作動する逆止ダンパ19を介して、廊下12および階段室14へ導かれる。逆止ダンパ19は、例えば内壁15に設けられた開口部を覆うように内壁15の廊下12側または階段室14側に取り付けられて、その上端に沿って水平に延びる回転軸を中心して揺動自在なプレート部材により構成されている。すなわち、逆止ダンパ19は、居室11から廊下12または階段室14への空気の流れを許容するが、廊下12または階段室14から居室11への空気の逆流を阻止する機能を有する。
The air flowing into the lower
居室11から廊下12へ流入した空気は、例えば下層階の内壁17に取り付けられた扉の開口部などを介して、階段室14へ導かれる。一方、下層階の内壁16に取り付けられた扉には開口部が設けられていないため、居室11から廊下12へ流入した空気が階段室13へ導かれることはない。居室11から廊下12を経て階段室14に流入した空気、および居室11から階段室14に流入した空気は、階段室14の内部を上昇し、上層階の居室11へ導かれることなく、屋上階から外部へ導かれる。
The air flowing into the
上層階では、例えば階段室14と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ19の作用により、階段室14の内部を上昇する空気が居室11の内部へ流入することがないように構成されている。また、上層階では、例えば廊下12と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ19(不図示)の作用により、階段室14の内部を上昇する空気が廊下12を経て居室11の内部へ流入することがないように構成されている。
On the upper floor, for example, the action of a
図2および図4に示すように、例えば外部から1階の階段室13の内部へ流入した空気は、下層階および上層階の階段室13の内部を上昇する。下層階では、例えば階段室13と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ20の作用により、外部から居室11を経た空気が階段室13の内部へ流入することがないように構成されている。また、下層階では、例えば廊下12と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ20(不図示)の作用により、外部から居室11を経た空気が廊下12を介して階段室13の内部へ流入することがないように構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, for example, air that has flowed into the
上層階では、例えば階段室13と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ20を介して、階段室13の内部を上昇する空気が居室11の内部へ流入する。また、階段室13の内部を上昇する空気は、例えば上層階の内壁16に取り付けられた扉の開口部などを介して、廊下12へ導かれる。階段室13から廊下12へ流入した空気は、例えば廊下12と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ20(不図示)を介して、居室11の内部へ導かれる。
On the upper floor, for example, air rising inside the
すなわち、逆止ダンパ20は、逆止ダンパ19と同様の構成を有し、廊下12または階段室13から居室11への空気の流れを許容するが、居室11から廊下12または階段室13への空気の逆流を阻止する機能を有する。なお、上層階の内壁17に取り付けられた扉には開口部が設けられていないため、階段室13から廊下12へ流入した空気が階段室14へ導かれることはない。
That is, the
階段室13から居室11の内部へ流入した空気、および階段室13から廊下12を経て居室11の内部へ流入した空気は、図2および図6に示すように、外部へ流出する。このとき、居室11から外部へ流出する空気の量は、図2に示すように、8階において最も大きく5階に向かって徐々に小さくなる。
As shown in FIGS. 2 and 6, the air that flows into the interior of the
本実施形態では、階段室13または廊下12と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ20は、図2、図4および図6に矢印で示す流路(第1経路)において、上層階の居室11から階段室(第1縦穴区画)13への空気の逆流を阻止する第1阻止部材を構成している。階段室14または廊下12と居室11との間の内壁15に取り付けられた逆止ダンパ19は、図3〜図5に矢印で示す流路(第2経路)において、階段室(第2縦穴区画)14から下層階の居室11への空気の逆流を阻止する第2阻止部材を構成している。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施形態では、外部から階段室(第1縦穴区画)13へ流入した空気が、下層階の居室11へ導かれることなく、図2、図4および図6において矢印で示す流路(第1経路)に沿って、上層階の居室11を介して外部へ導かれる。また、外部から下層階の居室11へ流入した空気は、上層階の居室11へ導かれることなく、図3〜図5において矢印で示す流路(第2経路)に沿って、階段室(第2縦穴区画)14を介して外部へ導かれる。
As described above, in the present embodiment, the air flowing from the outside into the staircase (first vertical hole section) 13 is not guided to the lower
その結果、本実施形態では、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることができる。すなわち、煙突効果による自然換気性能を保持したまま、下層階および上層階への十分な換気風量を確保することができ、且つ下層階で高温となった空気の上層階への流れ込み、下層階で高濃度のCO2を含んだ空気の上層階への流れ込み等を防止することができる。さらに、下層階の臭気を上層階へ拡散させないなどの効果も得ることができる。 As a result, in the present embodiment, it is possible to avoid airflow from the lower floor to the upper floor, and to obtain a good ventilation effect even in the upper floor. That is, while maintaining the natural ventilation performance due to the chimney effect, it is possible to secure sufficient ventilation airflow to the lower floor and upper floor, and the air that has become hot at the lower floor flows into the upper floor, It is possible to prevent the air containing high concentration CO 2 from flowing into the upper floor. Furthermore, the effect of not diffusing the odor of the lower floor to the upper floor can be obtained.
本実施形態では、一方の縦穴区画である階段室13の下部から流入した新鮮な空気を中性帯よりも上にある上層階の居室11の換気に利用し、中性帯よりも下にある下層階の居室11の換気に利用された空気を他方の縦穴区画である階段室14から外部へ放出している。このとき、中性帯の高さ位置は各部の開口面積(窓や扉の開き具合)などに依存して変化することがあるが、換気流路に設けられた逆止ダンパ19,20の作用により逆流の発生を防止しつつ最大の換気効果を得ることができる。
In this embodiment, fresh air that has flowed in from the lower part of the
具体的に、例えば中性帯の高さ位置が5階の床位置から4階の床位置に変化した場合、4階に設けられた逆止ダンパ19は階段室14から居室11への流入(1階〜3階の下層階の居室11を経た新鮮ではない空気が階段室14を介して4階の居室11へ流入すること)を阻止し、4階に設けられた逆止ダンパ20は階段室13から居室11への流入(外部から階段室13へ流入して1階〜3階の下層階の居室11を経ていない新鮮な空気の4階の居室11への流入)を許容する。
Specifically, for example, when the height of the neutral belt changes from the fifth floor to the fourth floor, the
一方、中性帯の高さ位置が5階の床位置から6階の床位置に変化した場合、5階に設けられた逆止ダンパ20は居室11から階段室13への流入(5階の居室11を経た新鮮ではない空気が階段室13を介して6階〜8階の上層階の居室11へ流入すること)を阻止し、5階に設けられた逆止ダンパ19は居室11から階段室14への流入(5階の居室11を経た新鮮でない空気の階段室14への流入、ひいては外部への放出)を許容する。
On the other hand, when the height of the neutral belt changes from the floor position on the fifth floor to the floor position on the sixth floor, the
一般に、中性帯の高さ位置の変化に伴って、中性帯付近の階において気流方向が逆転する。具体的に、例えば中性帯の高さ位置が5階の床位置から4階の床位置に変化した場合、4階において居室11と廊下12との間および居室11と外部との間において気流方向が逆転し、外部から居室11を経て廊下12への気流が廊下12から居室11を経て外部への気流に変化する。また、例えば中性帯の高さ位置が5階の床位置から6階の床位置に変化した場合、5階において居室11と廊下12との間および居室11と外部との間において気流方向が逆転し、廊下12から居室11を経て外部への気流が外部から居室11を経て廊下12への気流に変化する。
In general, the airflow direction is reversed on the floor near the neutral zone as the height of the neutral zone changes. Specifically, for example, when the height of the neutral belt changes from the floor position on the fifth floor to the floor position on the fourth floor, the airflow between the
上述の実施形態において自力で作動する逆止ダンパ19,20に代えて、図7に示すように、空気の流れ方向を検知するセンサ21の出力に基づいて制御部22により制御される電気駆動式ダンパ23を、例えば居室11の壁部15に設ける構成も可能である。センサ21として、差圧センサまたは気流センサを用いることができる。制御部22は、各部の電気駆動式ダンパ23を制御して、建物全体において適正な自然換気流を確保する。
Instead of the
また、中性帯付近の階で換気風量が極端に小さくなってしまう場合には、当該階での独立した自然換気を利用することもできる。具体的に、中性帯付近の当該階では外壁の上部および下部に開口部を設け、両方の開口部を開放することにより下部の開口部から流入して上部の開口部から流出する気流を自然換気に利用する。この場合も、中性帯の高さ位置が変化することがあるので、各部の差圧センサまたは気流センサにより気流の方向をモニタリングし、状況に合わせてこれらの自然換気を適当に組み合わせて運用することができる。 In addition, when the ventilation air volume becomes extremely small on the floor near the neutral zone, independent natural ventilation on the floor can be used. Specifically, on the floor near the neutral zone, openings are provided in the upper and lower parts of the outer wall, and by opening both openings, the airflow flowing in from the lower opening and flowing out from the upper opening is naturally Use for ventilation. Also in this case, the height position of the neutral zone may change, so the direction of the airflow is monitored by the differential pressure sensor or airflow sensor of each part, and these natural ventilation are used in an appropriate combination according to the situation. be able to.
なお、上述の実施形態では、縦穴区画として階段室を利用しているが、これに限定されることなく、パイプスペース、ダクトスペース、排煙ダクトなどを縦穴区画として利用する構成も可能である。また、縦穴区画として吹抜け空間を利用する構成も可能であり、吹抜け空間が複数ある場合はもとより、吹抜け空間が1箇所しかない場合にも、その吹抜け空間を2分割して得られる2つの縦穴区画を利用する構成も可能である。 In the above-described embodiment, the staircase is used as the vertical hole section. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a pipe space, a duct space, a smoke exhaust duct, or the like is used as the vertical hole section is also possible. Moreover, the structure using an atrium space is also possible as a vertical hole division, and when there are only a single atrium space, there are two vertical hole divisions obtained by dividing the atrium space into two. It is also possible to use a configuration that uses.
また、上述の実施形態では、高層建築物のすべての階に逆止ダンパ19,20を設置した構成を例示している。しかしながら、本発明において、空気の逆流を阻止する阻止部材としての逆止ダンパは必須の構成要件ではない。また、上述したように、逆止ダンパは、中性帯の高さ位置の変化に伴って気流方向が逆転する階において有効に作用する。したがって、中性帯の高さ位置が変化しても気流方向が逆転する可能性の無い階、例えば最下階を含む所定範囲の下層階および最上階を含む所定範囲の上層階において逆止ダンパの設置を省略しても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the structure which installed the
また、上述の実施形態では、対象となる高層建築物が8階建てであり、すべての階が互いに同じ平面的構成を有するものと想定して、本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、高層建築物の階数、各階の平面的構成などについては様々な変形例が可能である。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, this invention is demonstrated supposing that the high-rise building used as object is 8 stories, and all the floors have the same planar structure mutually. However, the present invention is not limited to this, and various modifications are possible for the number of floors of a high-rise building, the planar configuration of each floor, and the like.
11 居室
12 廊下
13,14 階段室
15,16,17 内壁
18 居室の外壁
19,20 逆止ダンパ
21 センサ
22 制御部
23 電気駆動式ダンパ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
外部から第1縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、上層階の居室を介して外部へ導く第1経路と、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第2縦穴区画を介して外部へ導く第2経路とを備えていることを特徴とする自然換気システム。 A natural ventilation system for high-rise buildings,
A first path for guiding the air flowing into the first vertical hole section from the outside to the outside through the upper floor room without leading to the lower floor room;
A natural ventilation system, comprising: a second path for guiding air flowing from the outside into the lower floor room to the outside through the second vertical hole section without leading to the upper floor room.
前記第2経路において前記第2縦穴区画から前記下層階の居室への空気の逆流を阻止する第2阻止部材とをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の自然換気システム。 A first blocking member for blocking backflow of air from the upper floor room to the first vertical hole section in the first path;
2. The natural ventilation system according to claim 1, further comprising a second blocking member that blocks backflow of air from the second vertical hole section to the living room on the lower floor in the second path.
外部から第1縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、第1経路に沿って上層階の居室を介して外部へ導くことと、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第2経路に沿って第2縦穴区画を介して外部へ導くこととを含むことを特徴とする自然換気方法。 A natural ventilation method for high-rise buildings,
Guiding the air flowing from the outside into the first vertical hole section to the outside along the first path, without leading to the lower floor living room;
Guiding the air flowing from the outside into the lower floor room to the outside through the second vertical hole section along the second path without leading to the upper floor room. Method.
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